M145F/F146M突变对光受体蛋白细菌视紫红质和古紫质4光循环的影响

分类： 生物学 >> 生物工程 提交时间： 2018-11-08 合作期刊: 《中国生物工程杂志》

杨雅楠 孙超 崔浩琳 赵欣

摘要： 古紫质4（archaerhodopsin 4, aR4）与细菌视紫质（bacteriorhodopsin, bR）同属于盐杆菌科，同源性59%，均为光驱质子泵。其功能是在光照条件下将质子由胞内泵到胞外形成跨膜质子梯度，该梯度差被膜上另外一种蛋白ATP合成酶用于ATP的合成，从而完成光能向生物能的转化。aR4和bR具有相似的光循环过程，但质子传递时序不同，aR4是先从胞内吸收质子再将质子释放到胞外，而bR恰好相反。甲硫氨酸-145是位于bR视黄醛发色团键合区的一个重要残基，对其光循环有着重要的影响，而在aR4中处在相应位置上的苯丙氨酸-146是其视黄醛键合区与bR唯一不相同的残基。因此通过定点突变，采用紫外可见吸收光谱、动力学光谱、质子泵功能检测、低温透射红外光谱等手段对比分析研究M145F和F146M单点突变对bR和aR4光循环造成的影响，有助于深入理解aR4结构与功能的关系。研究结果表明，M145F突变造成了bR光循环L的丢失和质子泵功能的减弱，而F146M突变并未对aR4的光循环造成显著影响，且突变后aR4质子释放时序没有反转，表明该位置上的残基在两个体系中的作用不尽相同。

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